Qu'est ce que c'est que l'eau amorphe?

[invitee8334059]

Bonsoir à tous les internautes.
En lisant un article dans "Pour la science", il y a un certain temps, je me suis aperçu que l'eau était un composé physique hautement complexe dans sa compréhension.
En effet, à ce qu'il semble, on connaît sur Terre trois états de l'Eau:
-L'eau liquide.
-L'eau gazeuse.
-L'eau solide.

cependant, il existe dans certains coins reculés de notre galaxies de l'eau à une température proche du zéro absolu.
Cette eau est dite "amorphe".
On peut ainsi définir plusieurs états d'eau à la structure amorphe dans la Nature mais je ne les connais pas toutes.

Je me demandais quels forces physique régissent la physique de eau lorsqu'elle se trouve à l'état amorphe?

Apparemment les degrés de libertés du système devraient être gelés mais dans ce cas le système ne pourraient plus interagir avec l'environnement. Donc cela signifie que les forces qui consolident un système amorphe sont des forces électrostatiques et non plus chimique?!
Je m'égare peut être. Est ce que quelqu'un pourrait m'aider?

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[invite79a98872]

Le terme amorphe pour l'eau proche du 0 K m'étonne mais bon. Pour moi l'état amorphe est une structure cristallographique dans laquelle l'ordre est celui d'un liquide figé : c'est-à-dire ordre à courte distance mais pas à grande, l'exemple le plus connu est le verre.

Sinon "les forces chimiques" ça n'existe pas et ne veut rien dire. Toutes les interactions en chimie sont de nature électrostatique, en effet toute la chimie est basée sur des transferts d'électrons. Pour les liquides polaires comme l'eau se sont les interactions de Van Der Waals : interaction electrostatique entre dipôles. Nous avons souvent parlé de ces interactions sur le forum, une petite recherche te donnera toutes les infos. (ou sur google)
A +

[Evil.Saien]

tout a fait !
L'eau amorphe devrait etre de la glace qui a été refroidie très très rapidement...

[mariposa]

Bonsoir à tous les internautes.
En lisant un article dans "Pour la science", il y a un certain temps, je me suis aperçu que l'eau était un composé physique hautement complexe dans sa compréhension.
En effet, à ce qu'il semble, on connaît sur Terre trois états de l'Eau:
-L'eau liquide.
-L'eau gazeuse.
-L'eau solide.

cependant, il existe dans certains coins reculés de notre galaxies de l'eau à une température proche du zéro absolu.
Cette eau est dite "amorphe".
On peut ainsi définir plusieurs états d'eau à la structure amorphe dans la Nature mais je ne les connais pas toutes.

Je me demandais quels forces physique régissent la physique de eau lorsqu'elle se trouve à l'état amorphe?

Apparemment les degrés de libertés du système devraient être gelés mais dans ce cas le système ne pourraient plus interagir avec l'environnement. Donc cela signifie que les forces qui consolident un système amorphe sont des forces électrostatiques et non plus chimique?!
Je m'égare peut être. Est ce que quelqu'un pourrait m'aider?

Les états que tu cites sont des etats a l'equilibre thermodynamique. Neanmoins il est possible d'avoir des solides amorphes (j'en ai fabriqué pendant 4 ans) qui sont des états hors d'equilibre thermodynamique. Les interactions entre atomes sont les mêmes que tous les matériaux "classiques". La principale caracteristique des matériaux est d'avoir un ordre a tres courte distance et du désordre a longue distance.

En ce qui concerne l'eau il y a un nombre important de phases au voisinage de 0°C qui refléte les diverses possibilités d'organisation a courtes distances dues a la fois a la structure de la molécule et a la "souplesse" de l'interaction de VanDerWals

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2e15c92c]

Sans vraiment répondre à la question, je vais peut-être te donner un élément qui va te guider...
A la température du zéro absolu, la physique classique ne suffit plus pour décrire un système. En effet, il faut faire appel à la mécanique quantique, car à cette température les objets, même macroscopiques, sont décrits par une fonction d'onde "macroscopique" justement lol.
C'est ce qu'on appelle les condensats de Bose-Enstein.
Affaire à creuser ....

[invitee8334059]

A la température du zéro absolu, la physique classique ne suffit plus pour décrire un système. En effet, il faut faire appel à la mécanique quantique, car à cette température les objets, même macroscopiques, sont décrits par une fonction d'onde "macroscopique" justement lol.
C'est ce qu'on appelle les condensats de Bose-Enstein.
Affaire à creuser ....

Bonjour Seb87, l'idée que tu proposes est intéressante mais à mon sens innapproprié.
Pour former un condensat de Bose-Eistein, il faut que les particules qui constitue l'eau amorphe soit des bosons.
En outre, je ne sais pas si on peut parler de Bosons pour les molécules d'eau.
Je pense que c'est, comme le suggère si bien mariposa, la destructuration des interactions de Van der Waals à longue distance qui produit l'état amorphe.
Par ailleurs, si l'on parle d'interactions à courte distance, il me semble juste de dire que l'eau amorphe est un système chaotique sur les grandes distances.
Autrement dit, elle là c'est assez fascinant il me semble, l'eau, quand la température diminue assez transforme une symétrie cristalline en symétrie d'échelle!
La définition du chaos tel que je l'entend ici est bien sûr un chaos de type fractale, d'où l'emploi d'une symétrie d'échelle.
Pour faire un lien discret avec d'autres domaines de la physique, je dirais que l'eau qui a diminué sa température à un niveau proche du zéro absolu est devenu comme un système quantique qui a perdu toute interaction avec le monde physique exterieur(on parle de liberté asymptotique).
Un tel système se retrouve dans les pièges magnéto optiques où la matière est piégé à l'intérieur de faisceaux de rayonnements laser et de gradients de champ magnétique.
Par ailleurs, il me semble également intéressant de signaler que la glace amorphe que nous connaisons sur Terre, notamment aux pôles, dans les nuages stratosphériques, se trouvent être, du fait de ses propriétés physique en corrélation avec le trou dans la couche d'ozone.
Je pense que si il est un thème dont la science doit se préoccupper aujourd'hui c'est bien de préserver la planète.
Je terminerais mon intervention dans ce message par une petite note musical de michel BERGER, dans la chanson, "petite orange bleue": "c'est pas l'Eden cette petite orange bleue, mais c'est pas l'Enfer c'est peut être un peu des deux..."

Bonne journée, amicalement, Ghost.

[deep_turtle]

Salut,

La deuxième réponse de google "eau amorphe" devrait t'intéresser : ici.

[invitee8334059]

Merci de ton aide Deep_turtle.

[mariposa]

Salut,

La deuxième réponse de google "eau amorphe" devrait t'intéresser : ici.

le site que tu cites est tres bien fait. Néanmoins il souffre d'un défaut important sur la question des matériaux amorphes. A savoir que la plupart des matériaux réels sont des matériaux hors d'équilibre thermodynamique. Un matériau comme le verre, prototype de matériaux amorphe est fortement hors d'équilibre thermodynamique. Si on chauffe du verre a la bonne température et suffisamment longtemps celui cristallise en microcristaux. si on le chauffe tres tres longtemps celui devrait evoluer vers un mélange biphasé par exemple un mélange de cristaux SiO2 et Al2O3.

L'eau amorphe est un matériau amorphe comme les autres. Ce qu'il y a de particuliers c'est que au voisinage de 0°C il y a une grande variété de phases d'équilibre en fonction de la pression. c'est la raison pour laquelle ce matériau est facile a amorphisé.

Plus généralement l'équilibre thermodynamique est un modèle idéal et nécessaire a la compréhension en tant que référence. même un matériau cristallin ordonné est hors d'équilibre thermodynamique car il y a toujours un taux trop élevé de dislocations. Quand il y a des impuretés (ce qui est toujous le cas) celles-ci sont hors d'équilibre thermodynamique. même un semi-conducteur tres pur contiend des impurétés utiles mais qui ne demande a partir pour evoluer vers l'équilibre thermodynamique. heureusement que la cinétique est tres lente. dans le cas contraire il n'y aurait pas d'ordinateurs!!!

[deep_turtle]

Bonjour,

Je tombe par hasard sur un articl qui peut vous inéresser, voici la référence :

Supercooled and glassy water
P.G. Debenedetti & H.E. Stanly
Physics Today, juin 2003, p. 40

C'est un article de vulgarisation (mais assez pointu) sur les différents états de l'eau solide, très bien fait ! (en anglais).

[inviteed7336aa]

Salut,
N'existe-t-il pas de l'eau solide à des températures bien plus élevées?
Il me semble avoir lu un truc là dessus...
A+

[mariposa]

Salut,
N'existe-t-il pas de l'eau solide à des températures bien plus élevées?
Il me semble avoir lu un truc là dessus...
A+

Non je ne crois pas. Par contre de l'eau tres pure peut rester liquide jusqu'a -40°C. En deça elle se transforme "instantanément" en glace.

[inviteed7336aa]

Non je ne crois pas. Par contre de l'eau tres pure peut rester liquide jusqu'a -40°C. En deça elle se transforme "instantanément" en glace.

Salut,
Il me semblait avoir lu qq chose sur de l'eau à l'état solide à la température de 200° celcius, mais sous très haute pression...
A+ ( peut-être que vous aviez oublié la condition de pression...)

[invite01bd1435]

j'allais le dire pour la pression......
Mais n'oublies pas que la pression et la temprature ont un lien ! :s La pression c'ets le nombre de molécules présentes sur une certaines surface, et la temperature c'est le nombre de rencontres entre ces molécules !
Quand la pression est élevée.... la température est élevée : beaucoup de molécules, donc beaucoup de chocs...
Quand la pression ets faible : la température aussi : peu de molécules, donc moins de chocs ! :s


Bon.... c'est des explications de 1ere S..... ok c'ets pas grand chose... mais en gros : a l'état solide il n'y a plus de mouvements du corps lui même... donc la température est très faible puisqu'il n'y a plus de choc....
A moins que tu jette ton bloc de glace dans un four a 200°C..... mais là il reste pas longtemps solide

[mariposa]

Salut,
Il me semblait avoir lu qq chose sur de l'eau à l'état solide à la température de 200° celcius, mais sous très haute pression...
A+ ( peut-être que vous aviez oublié la condition de pression...)

Oui je parlais a pression normale. En effet en augmentant la pression la temperature de transition solide-liquide augmente. (Voir un diagramme de phase pour les valeurs numériques).

[mariposa]

j'allais le dire pour la pression......
Mais n'oublies pas que la pression et la temprature ont un lien ! :s La pression c'ets le nombre de molécules présentes sur une certaines surface, et la temperature c'est le nombre de rencontres entre ces molécules !
Quand la pression est élevée.... la température est élevée : beaucoup de molécules, donc beaucoup de chocs...
Quand la pression ets faible : la température aussi : peu de molécules, donc moins de chocs ! :s

précisions:

A l'échelle macroscopique la Pression c'est une force par unité de surface: P=F/S. A l'échelle microscopique la pression c'est le resultat d' impacts des atomes sur une surface:

pour un atome c'est f= m.dv/dt, chaque atome a une vitesse différente (la distribution des vitesses suit une loi de maxwell-Boltzman). En bref la pression c'est donc le résultat d'un tir de "mitraillettes" de balles ayant toutes des vitesses différentes.

La température T absolue c'est tout simplement l'énergie cinétique moyenne des atomes (a un facteur k pres appelé constante de boltzman).

avec cette vision microscopique on comprend mieux la relation PV= RT: si les atomes sont tres agités (T élevé) alors il frappe fort sur la paroi (P élevé).